摘要：针对机械臂刚柔耦合动力学模型拟合精度不高的问题,在分析动力学参数对各关节力矩影响的基础上,提出了一种基于神经网络力矩补偿的动力学参数辨识方法.首先,对动力学模型进行线性化分析,得到最小惯性参数集,设计机械臂激励轨迹,并采集各关节数据集.其次,搭建神经网络架构,对不同隐藏层数的神经网络模型的训练效果比较,证明了本文模型的准确性.将关节位置、速度、加速度数据集作为网络架构输入,经过神经网络学习后提取出各关节力矩.最后,对算法辨识出来的模型进行验证,以模型预测力矩的均方根误差为评判标准,关节拟合力矩结果表明,本文所用方法相较刚体逆动力学有更好的拟合精度,减少了关节摩擦等非线性因素对辨识实验的影响,得到更精准的动力学模型,对机械臂系统有更好的控制效果.

摘要：针对现有检测装置与方法普遍存在形变适应性欠佳、检测精度不足等突出问题,融合形变自适应机构与串并混联测量机构,设计了一款新型核燃料棒变形检测装置,旨在利用形变自适应机构四自由度被动调整解决装置与变形燃料棒紧密贴合问题,通过构建串联检测、并联校正闭环测量回路,实现误差动态补偿.在此基础上引入基于类挠度变换的微量铰接间隙补偿机制,提出一种用于抑制机械间隙干扰的测量误差协同补偿方法.样机测量试验结果表明装置可自适应贴合各向随机变形核燃料棒,配合提出的补偿方法能够实现核燃料棒高精度变形检测.

摘要：现有六足机器人在单足结构设计、机体布置形式及柔顺运动控制等方面存在不足,导致其地形适应能力不强,运动柔顺性能不高。为此,开展了典型六足生物——蚂蚁的观测实验,基于蚂蚁生理结构特征和驱动方式分析,提出了适用于六足机器人结构设计的基本原则;基于低惯量单足结构设计,通过优化机器人机体布局,提出了关节电机驱动六足机器人整体仿生结构;基于六足机器人直行和转向运动步态,规划了三角函数曲线与直线相结合的足端轨迹,提出了基于分级控制的六足机器人柔顺运动控制方法。样机实验结果表明,六足机器人结构设计合理,能够实现相对柔顺的直行和转向运动。研究结果可以为机器人仿生结构设计及柔顺运动控制提供重要参考。

摘要：为满足足式机器人跑跳等动态运动对关节柔性及其变刚度特性的迫切要求,借鉴生物关节柔性特征与主被动刚度调节机理,创新地提出了一种基于凸轮机构的新型变刚度仿生柔性关节。基于关节刚度特性分析,构建了关节整体刚度模型,并针对影响关节刚度特性的各结构参数开展了系统优化设计,研制出了一款紧凑型高集成度关节样机。关节样机性能实验结果表明,基于凸轮机构的变刚度仿生柔性关节具备理想的关节输出力矩与刚度调节范围,可通过关节固有刚度特性与动态刚度特性的主被动融合控制,实现关节瞬时刚度的动态非线性精确调节,能够满足机器人动态运动对关节柔性与刚度的需求。

摘要：为提升足式机器人在复杂环境下的自适应稳定运动能力,针对具有主被动变刚度柔性关节的四足机器人提出一种对角小跑步态运动控制策略。基于弹簧负载倒立摆模型与控制目标解耦方法,设计了腾空相对角腿关节角规划,着地相前进速度、机身高度、俯仰角调节及腿部刚度主动调节控制策略,并基于足端触地状态完成了四足机器人对角小跑步态运动规划。研制了具有主被动变刚度柔性关节的四足机器人样机,通过实验验证了所提运动控制策略的有效性与正确性。

摘要：为准确跟随具有姿态信息的给定轨迹,充分发挥六足机器人运动潜能,从机器人单足运动学分析入手,基于足端轨迹的参数化处理,针对不同地形设计了抛物线和直线-抛物线两类参数化足端轨迹,以便通过参数调整快速规划满足不同需求的足端轨迹,实现摆动相足端在落足点间的高效转移.基于运动相对性将考虑姿态的机体运动规划等效转化为各支撑足独立的足端轨迹规划以简化时变并联机构的逆解求取问题,实现机体位姿的动态调整.在此基础上,解除机体与摆动相足端的运动耦合,提出了一种新的多足协调控制方法,并结合仿真实验对该方法的可行性进行了验证.仿真实验结果表明,本方法可高效协调各足跟随具有姿态信息的给定轨迹.

摘要：火电厂灰库内壁粉尘粘壁、板结、搭桥等现象严重影响火电机组的安全运营,因此须对灰库内壁积灰进行定期全域清理。针对现有灰库清理机器人作业区间有限及因机械臂伸缩比不足、刚度不大导致的清理效果不佳等问题,通过设计引入往复绳排驱动机构和多级嵌套箱型臂体,设计了大刚度、伸缩比为1∶7的机械臂整体结构,研制出一款面向灰库内壁全方位清理的高效作业机器人。基于机械臂级联臂体本征结构和内外耦合作用力系深度分析,结合Castigliano第二定理和线弹性原理,建立了在复杂交变载荷作用下变长度机械臂整体刚度模型。综合考虑在极端工况下机械臂应力分布特征,通过周期性拓扑优化低应力区各离散子域孔洞形状,提出了在严苛质量约束下机械臂全域刚度优化方法。机械臂性能仿真和测试实验表明:优化后机械臂质量大幅减小,且具备理想的伸缩区间和刚度特性;机械臂末端偏移量的测试值与仿真值存在一定偏差,系机械臂加工和装配误差所致。研究结果为灰库清理机器人的结构设计和刚度优化提供了重要参考。

摘要：电涡流传感器因具备无损检测、非接触测量等优异特性,广泛应用于工业生产等各领域中的微量位移测量、导电介质缺陷检测以及设备运行状态监测。然而,受限于线圈结构参数优化、检测电路创新设计和测量误差动态补偿等技术瓶颈,现有电涡流传感器普遍存在灵敏度欠佳、线性度不足、突变温度场下检测精度亟待提升等突出局限,直接制约着其在各类极限环境下高精度检测领域的推广应用。为此,在深入剖析和系统总结国内外电涡流传感器研究与应用现状的基础上,聚焦线圈结构、检测电路以及误差补偿方法,重点探讨了优化其核心性能的基本原理与关键技术,并对相关研究的发展趋势进行了初步构想与展望,以期为多维度提升传感器性能、根源促进其发展应用提供有效借鉴。

摘要：在核电站中,存在辐照剂量高、结构环境复杂等问题,操作人员作业时不可避免地会受到核辐射照射,对操作人员生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出作业于核环境下的核电站多功能水下打捞机器人。首先,对机器人进行运动学分析,分别求解出机械手的正逆运动学方程及奇异位形;在此基础上,考虑水阻力、附加质量力以及浮力的影响,建立了机器人的水动力学模型,对机器人复杂水下动力学问题进行描述;最后,根据理论分析研制出该机器人第3代工程样机,并通过核电站现场实验对该机器人进行实验验证。实验结果表明,核电站多功能水下打捞机器人能够快速准确的完成异物抓取作业,实现核环境下的水下异物搜索与异物打捞的设计目标。

摘要：定期对核燃料组件变形状态及其表面氧化膜厚度开展高精度检测已成为保障核电站安全运营的重要举措。针对现有核燃料组件检测装置普遍存在的被动自适应性能欠佳、接触与测量柔性不足、检测精度与效率亟待提升等突出问题,通过设计引入基于变异虎克铰的自适应对中机构、融合接触力动态反馈的主/被动柔性检测单元和基于串并混联的高精度检测机构,创新研制出一款集变形与膜厚高精度检测功能于一体的核燃料组件被动自适应柔性检测装置。在此基础上,通过深入分析装置变形与膜厚检测机理,基于构建的串并混联闭环检测回路,融合制定的概率化传感误差协同补偿策略,提出了一种基于参数动态整合的测量误差补偿方法。样机测试实验结果表明研制装置能够自适应对中各向异性随机变形下的核燃料组件,满足检测过程中的柔性接触与柔性测量要求,配合提出的测量误差补偿方法,可实现核燃料组件变形及氧化膜厚度的高精度检测,有效提升了核燃料组件的检测精度、检测效率与检测安全。